武漢市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化條件下的車輛部件集中修

周小斌

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司 武漢430063)

車輛段與綜合基地(簡稱“車輛基地”)包括車輛段、綜合維修中心、物資總庫、培訓(xùn)中心和必要的辦公、生活設(shè)施，是地鐵系統(tǒng)的重要基地，其建設(shè)需要大量的土地和資金［1］。隨著城市軌道交通由初期單線建設(shè)向網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的發(fā)展，車輛基地資源共享作為一種先進(jìn)的理念，可以有效地實現(xiàn)軌道交通成本最小化和運營效益最大化的目的，得到了城市軌道交通領(lǐng)域各方面的廣泛重視。

1 武漢市軌道交通車輛檢修資源現(xiàn)狀

1.1 軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃

武漢市主城區(qū)軌道交通遠(yuǎn)景線網(wǎng)由12條線路構(gòu)成，全長540 km;近期建設(shè)規(guī)劃由1、2、3、4、6、7、8號線7條線構(gòu)成，全長244.7 km［2］，其中1號線、2號線一期、4號線均已建成，1號線設(shè)置古田車輛廠架修基地，2號線設(shè)置常青車輛廠架修基地，4號線設(shè)置青山車輛廠架修基地，均為B型車車輛基地。

由于武漢市軌道交通線網(wǎng)構(gòu)架逐漸形成，城市客流迅猛增加，武漢地鐵公司最終確定:1～4號線均采用B1型車，其余擬建線路均改為A型車，如表1、圖1所示。

表1 武漢市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)線路

圖1 武漢市軌道交通建設(shè)規(guī)劃方案

1.2 已建成車輛基地的檢修能力

武漢市軌道交通線網(wǎng)后續(xù)線路調(diào)整為A型車后，線網(wǎng)1～4號線均采用B型車，主城區(qū)線網(wǎng)B型車年廠架修總需求為250輛/年;而建成的1、2、4號線B型車車輛基地總廠架修能力達(dá)到529輛/年，遠(yuǎn)期富余能力279輛/年，總富余能力為112%，如表2所示。

表2 武漢市軌道交通建成車輛基地檢修能力估算

各車輛基地富余能力主要體現(xiàn)在兩方面:建成檢修廠房富余，主要為廠架修庫及部件檢修廠房能力富余;檢修設(shè)施配置富余，主要為部件檢修設(shè)施配置能力富余。

武漢市軌道交通線網(wǎng)調(diào)整車型后，需要針對已建成車輛基地出現(xiàn)不同程度的能力富余，充分利用既有基地能力，分別分析各自現(xiàn)狀、廠房能力、設(shè)備能力等，合理確定線網(wǎng)車輛基地布局和規(guī)模，達(dá)到整體線網(wǎng)系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性、統(tǒng)一性和合理性，實現(xiàn)線網(wǎng)資源共享，起到節(jié)約建設(shè)投資和長期運營成本的目的。

由于軌道交通車輛制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，軌道交通車輛的高自動化和高精密化的進(jìn)一步提高，對軌道交通車輛的維修也提出了越來越高的要求［3］。為了提高軌道交通車輛維修質(zhì)量和效率，國內(nèi)外城軌交通部門逐漸形成兩種車輛檢修資源共享的模式，即整車檢修資源共享與車輛部件集中修。

2 車輛檢修資源共享模式

2.1 整車檢修資源共享

整車檢修資源共享是指在城市軌道交通線網(wǎng)中設(shè)置車輛廠架修基地，對整個線網(wǎng)配屬車輛的大架修資源共享、專用設(shè)備資源共享、段場合建資源共享、綜合維修基地資源共享以及培訓(xùn)中心資源共享等［4］，這些內(nèi)容的資源共享對減小車輛段規(guī)?？梢云鸬斤@著的作用。國外許多城市如倫敦、巴黎、東京以及首爾等城市已經(jīng)對此進(jìn)行了實踐，我國在各個城市軌道交通車輛段的規(guī)劃設(shè)計中也已經(jīng)實踐了這一理念。

2.2 車輛部件集中修

車輛部件集中修是指在城市軌道交通線網(wǎng)中成立幾個車輛部件檢修及配送中心，實現(xiàn)車輛部件的集中修理，分散配送。

車輛部件集中修可以提高檢修人員的專業(yè)化水平，全面提高維修效率，有效降低檢修車輛取送對運營的影響。集中修的設(shè)備、人員、管理專業(yè)化程度高，資源利用效率大，不僅能提供較高的維修服務(wù)質(zhì)量，而且其生產(chǎn)規(guī)模效益提高，生產(chǎn)成本、技術(shù)成本、管理成本均可降低;檢修以換件修為主，在車輛段檢修庫內(nèi)僅做一些檢測和換件作業(yè)，可縮短庫停時間，提高檢修效率;同時，可減小車輛段建設(shè)規(guī)模，降低運營成本［5-6］。目前上海、廣州、南京等城市軌道交通已開始采用這一模式。

3 車輛檢修需求分析

3.1 車輛檢修設(shè)施廠架修總需求

武漢市建成線路已形成車輛基地檢修能力、在建(設(shè)計)線路檢修能力、規(guī)劃線路檢修能力需求估算分析，如表3所示。

可以看出，遠(yuǎn)期武漢市線網(wǎng)總配屬車輛約5 261輛，遠(yuǎn)期年廠架修總需求約872輛。

3.2 車輛部件集中修需求分析

城軌車輛主要由車體、轉(zhuǎn)向架、連接裝置、制動裝置、受流裝置、電氣系統(tǒng)、內(nèi)部設(shè)備及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等八大部分組成［7］。城軌車輛可采取集中修的部件有轉(zhuǎn)向架、鉤緩、制動、空調(diào)、電子電器等。其中，由于轉(zhuǎn)向架的體積與質(zhì)量較大，轉(zhuǎn)運不便，可將其拆解為輪軸、電機(jī)、制動等零部件。鑒于此，車輛部件集中修可分為5個檢修中心，分別為空調(diào)檢修中心、電子電器檢修中心、輪軸檢修中心、電機(jī)檢修中心以及零部件檢修中心。

表3 武漢市線網(wǎng)車輛檢修設(shè)施廠架修總需求匯總

3.2.1 空調(diào)檢修中心

城軌車輛的每節(jié)車配有2臺獨立的車頂一體式空調(diào)機(jī)組，用于客室、司機(jī)室的通風(fēng)和空調(diào)，這種單元式空調(diào)機(jī)組具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、互換性好的特點［8］，其外形尺寸一般不超過3 m×2 m×0.5 m，質(zhì)量一般不超過1 t，具備集中修的條件。

武漢市線網(wǎng)車輛廠架修量總需求約872輛，空調(diào)年檢修量為1 744臺。按空調(diào)檢修時間為2 d計算，空調(diào)檢修臺位為1 744×2/250=13.95≈14，共需要14個空調(diào)檢修臺位?？照{(diào)檢修工藝面積為1 400 m1;空調(diào)存放面積按檢修面積的1倍控制，為1 400 m1;空調(diào)試驗面積為700 m1，共計需要3 500 m1。

空調(diào)檢修間起重機(jī)軌頂標(biāo)高不宜小于6.3 m?？照{(diào)檢修間需要配備2 t起重機(jī)、空調(diào)機(jī)組綜合性能試驗臺、空調(diào)機(jī)組沖洗干燥設(shè)備、組裝與分解升降臺、各類風(fēng)機(jī)試驗臺、淋雨試驗裝置等相關(guān)設(shè)備。

3.2.2 電子電器檢修中心

城軌車輛的電子電器檢修主要包括電子防滑器、燈具、乘客信息服務(wù)系統(tǒng)、控制箱、繼電器、空調(diào)機(jī)組電器元件、儀器儀表等［9］。線網(wǎng)電子電器檢修中心不宜與空調(diào)集中檢修中心相距過遠(yuǎn)。電子電器檢修中心可分為電子檢修分間、電器檢修分間、控制檢修分間、備品備件間等，檢修工藝面積可按2 500 m1進(jìn)行控制。

3.2.3 輪軸檢修中心

輪軸檢修工藝根據(jù)輪對、軸承等的檢修工藝組合形式確定，輪軸檢修間可由輪對檢查、除銹、探傷等流水線，輪對鏇修間，輪軸組裝間，輪軸存放間等檢修分間組成［10］。輪軸檢修中心設(shè)3 t單梁橋式起重機(jī)、輪對軸承故障診斷設(shè)備、輪對探傷設(shè)備、輪對鏇修設(shè)備等相關(guān)工藝檢修設(shè)備。

武漢市線網(wǎng)車輛輪對年檢修量為3 288臺。應(yīng)配備2條輪對分解檢測線，2條輪對組裝檢驗線，共計約為2 000 m1，輪對鏇修間約需1 000 m1，輪對存放棚約為800 m1，軸承檢修存放間約為1 500 m1，合計共需5 300 m1。

3.2.4 電機(jī)檢修中心

電機(jī)檢修中心可對牽引逆變器、牽引控制單元、牽引電機(jī)、制動電阻、輔助電機(jī)等進(jìn)行全面檢修。其中，牽引電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、軸承、端蓋、傳感器等部件構(gòu)成。電機(jī)檢修完成后一般需進(jìn)行空轉(zhuǎn)試驗與型式試驗。牽引電機(jī)全檢周期一般為6年左右，主要工藝為解體、清潔、部件探傷、更換軸承與O型圈、定子浸漆、轉(zhuǎn)子除銹防銹、傳感器檢查更換、裝配、試驗等。

電機(jī)檢修中心可分為電子電器檢修分間、控制檢修分間、電機(jī)檢修間、電機(jī)試驗間等，檢修工藝面積可按4 000 m1進(jìn)行控制。

3.2.5 零部件檢修中心

城軌車輛的零部件品種較多，數(shù)量較大，零部件檢修中心可分為鉤緩檢修分間、受流器檢修分間、空壓機(jī)檢修分間、門窗檢修分間等，檢修工藝面積可按9 000 m1進(jìn)行控制。

4 既有車輛基地利用

4.1 古田車輛基地

4.1.1 古田車輛基地檢修庫現(xiàn)狀

古田車輛基地檢修庫由廠架修庫、定臨修庫、月檢庫、靜調(diào)庫、吹掃庫、車體檢修庫、車體油漆庫以及部件檢修車間組成，總建筑面積為25 386 m1，如表4所示。

表4 古田車輛基地檢修庫房屋組成

4.1.2 古田基地檢修房屋富余能力分析

古田車輛基地廠架修任務(wù)僅包括本線配屬列車，遠(yuǎn)期廠架修能力僅需約1.7列位，建成投入生產(chǎn)的2列位能力能滿足需求，共計2 484 m1;建成定臨、月檢、靜調(diào)、吹掃等房屋設(shè)施維持既有，共計9 540 m1;輔跨工藝檢修面積按主廠房的1/3考慮，共計4 008 m1。因此，所需工藝面積為16 032 m1，富余9 354 m1。

4.1.3 古田基地富余能力調(diào)整規(guī)劃

1)輪軸檢修中心。輪對加工檢修間面積為2 040 m1，結(jié)合線網(wǎng)輪軸檢修中心所需面積5 300 m1分析，還需3 260 m1，可結(jié)合設(shè)計已配備相關(guān)設(shè)備，重新規(guī)劃組合，使其具備線網(wǎng)輪對加工檢修中心條件。

2)電機(jī)檢修中心。利用預(yù)留廠架修庫庫房規(guī)整，利用與其他車間相對獨立的特點，將其改造為線網(wǎng)電機(jī)檢修及配送中心，合計面積約為4 000 m1。

4.2 常青車輛基地

4.2.1 基地檢修庫現(xiàn)狀

常青車輛基地檢修庫由廠架修庫、定臨修庫、月檢庫、靜調(diào)庫、吹掃庫、車體檢修庫、車體油漆庫以及部件檢修車間組成，總建筑面積為28 902 m1，如表5所示。

表5 常青車輛基地檢修庫房屋組成

4.2.2 基地檢修房屋富余能力分析

常青車輛基地承擔(dān)2、3號線廠架修任務(wù)，遠(yuǎn)期廠架修能力約需2.5列位，建成投入生產(chǎn)的4列位能力能滿足需求，共計7 776 m1;建成定臨、月檢、靜調(diào)、吹掃等房屋設(shè)施維持既有，共計9 300 m1;輔跨工藝檢修面積按主廠房的1/3考慮，共計5 692 m1。因此，所需工藝面積為22 768 m1，富余6 134 m1。

4.2.3 基地富余能力調(diào)整規(guī)劃

1)空調(diào)檢修中心。既有空調(diào)檢修間面積為1 080 m1，結(jié)合線網(wǎng)空調(diào)檢修中心所需面積3 500 m1分析，還需2 420 m1?？紤]到常青車輛基地廠架修列位有較大富裕，可取消移車臺，采用定維修的作業(yè)方式，因此將移車臺、電子檢修間以及既有空調(diào)檢修間合并計算，檢修工藝面積為3 330 m1，可結(jié)合已配備的相關(guān)設(shè)備，重新規(guī)劃組合，使其具備線網(wǎng)空調(diào)檢修中心的條件。

2)電子電器檢修中心。綜合分析上述檢修庫的檢修分間組成，結(jié)合2、3號線總體檢修能力需求，在常青車輛基地設(shè)立線網(wǎng)電子電器檢修中心，即將電機(jī)檢修間部分房屋、原設(shè)計電子檢修間、車體檢修庫，重新規(guī)劃面積為2 500 m1的線網(wǎng)電子電器檢修中心。

4.3 青山車輛基地

4.3.1 基地檢修庫現(xiàn)狀

青山車輛基地檢修庫由廠架修庫、定臨修庫、月檢庫、靜調(diào)庫、吹掃庫、車體檢修庫、車體油漆庫以及部件檢修車間組成，總建筑面積為24 876 m1，如表6所示。

表6 青山車輛基地檢修庫房屋組成

4.3.2 檢修房屋富余能力分析

線網(wǎng)車型調(diào)整后，青山車輛基地承擔(dān)4號線廠架修任務(wù)，遠(yuǎn)期廠架修能力需求為1.7列位，建成廠架修列位為3列位，共計4 617 m1;建成定臨、月檢、靜調(diào)、吹掃等房屋設(shè)施維持既有，共計7 128 m1;輔跨工藝面積按檢修主廠房的1/3考慮，共計3 915 m1。因此，所需工藝面積為15 660 m1，富余9 216 m1。

4.3.3 對本基地富余能力調(diào)整規(guī)劃

綜合分析上述檢修庫組合平面圖和其檢修分間組成，結(jié)合4號線總體檢修能力需求，在青山車輛基地設(shè)立線網(wǎng)零部件檢修中心。調(diào)整后的零部件檢修中心可用房屋建筑面積為9 200 m1，可提供主城區(qū)線網(wǎng)相關(guān)部件的換件修能力。

5 部件集中修經(jīng)濟(jì)效益分析

結(jié)合建成的3個車輛基地實際情況，在不影響建成線路運營條件下，通過針對性的分析和規(guī)劃設(shè)想，經(jīng)調(diào)整檢修工藝和整合既有設(shè)施設(shè)備，可建成滿足武漢市軌道交通線網(wǎng)(含A、B型車)的五大檢修中心:線網(wǎng)空調(diào)、線網(wǎng)機(jī)電、線網(wǎng)輪軸、線網(wǎng)電子電器、線網(wǎng)零部件檢修中心。主要效益體現(xiàn)在:

1)充分利用富余房屋，整合建成車間房屋設(shè)施約24 700 m1。

2)整合各基地重復(fù)配置的相關(guān)設(shè)備，減少重復(fù)配置工藝設(shè)備，提高利用率。

3)后續(xù)規(guī)劃基地，充分利用規(guī)劃線網(wǎng)中心，不用重復(fù)建設(shè)空調(diào)、輪對檢修、電子電器檢修、其他零部件等房屋。若利用規(guī)劃的線網(wǎng)檢修中心，后續(xù)規(guī)劃基地按上述建設(shè)面積的1/3考慮備件倉儲，每建一處基地，可少建3 600 m1。

4)相應(yīng)會減小后續(xù)車輛基地城市用地面積，利于節(jié)約土地資源。

5)實現(xiàn)零部件換件修，提高總體檢修效率和檢修質(zhì)量。

6 結(jié)語

針對武漢市軌道交通線網(wǎng)調(diào)整車型、已建成B型車車輛基地的現(xiàn)狀，綜合分析遠(yuǎn)景線網(wǎng)檢修能力需求、武漢地區(qū)社會資源能力狀況、建成及在建車輛基地能力，提出充分利用建成B型車基地的富余能力，建設(shè)五大線網(wǎng)部件檢修中心的設(shè)想。

目前我國正處在大中城市修建地鐵的高潮時期，有許多待建的新車輛段正在設(shè)計當(dāng)中［11］。本文詳細(xì)闡述了城市軌道交通車輛檢修采用部件集中修理、分散配送模式的優(yōu)勢，但在具體設(shè)計中應(yīng)結(jié)合線網(wǎng)規(guī)模，深入調(diào)研，反復(fù)論證，最終確定城軌交通系統(tǒng)車輛的檢修模式。

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